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文檔簡介
1、隨著信息技術(shù)、電子技術(shù)、航空航天技術(shù)的發(fā)展,對加工技術(shù)的要求越來越高,對高效高精度低表面損傷的加工需求越來越多?,F(xiàn)有的磨粒加工方法,按磨粒分布形式,可分為固著磨粒加工和游離磨粒加工。這些方法均無法實現(xiàn)高效高精無損傷的加工要求。在固著磨粒的加工中,磨粒是被結(jié)合劑完全束縛的。而在游離磨粒加工中,磨粒是完全自由的,處于無約束狀態(tài)。本文提出了一種新的加工方法,半固著磨粒加工方法。半固著磨粒加工中磨粒的約束狀態(tài)是介于完全約束和完全自由之間的。在加
2、工的過程中,磨??梢栽谝欢ǖ姆秶M行位置的調(diào)整。使參與加工的磨粒數(shù)量多,同時單顆磨粒上的加工壓力小,故能在保證較好的加工精度的同時,保持較高的加工效率。如果在加工過程中混入硬質(zhì)大顆粒,在加工壓力的作用下硬質(zhì)大顆粒會下陷到磨具內(nèi)部,這樣就能減緩大顆粒帶來的表面損傷。 本文基于半固著磨具,對硅片等陶瓷材料去除機理展開了實驗研究。綜合運用多種測試儀器,研究了半固著磨粒磨具的主要特性。采用納米壓痕技術(shù)對磨具表層特性進行了測試得到了表層磨
3、粒在加載時的“加載-位移”特征。通過實驗研究了半固著磨具與工件的接觸特性,對實驗參數(shù)進行了設(shè)計,實驗研究了工藝參數(shù)對材料去除率和表面粗糙度的影響。通過對比游離磨粒和半固著磨具加工硅片,綜合SEM、AFM等試驗手段,對研磨加工的表面損傷進行了分析,得到了半固著磨具加工時材料去除的主要方式。論文的主要工作和研究成果如下: (1)綜合運用多種試驗方法,研究了半固著磨粒磨具的主要特性:在相同磨料質(zhì)量百分比下,半固著磨具中磨料粒度號越大,
4、其表面硬度值越小;磨料質(zhì)量百分比為65 wt%半固著磨具的抗剪強度最強;在相同磨料質(zhì)量百分比下,半固著磨具中磨料粒度號越大,其抗剪強度越??;磨料質(zhì)量百分比為65 wt%半固著磨具的密度最高;采用SEM觀測可知,磨料質(zhì)量百分比為65 wt%半固著磨具中的磨粒和氣孔分布較好,半固著磨具的彈性模量隨著磨具中磨粒粒度號的增加而減小。 (2)納米壓痕測試結(jié)果表明:表層結(jié)合劑在加載時發(fā)生彈塑性變形,當(dāng)外加載荷達到結(jié)合劑屈服極限時,結(jié)合劑進入
5、屈服階段。表層磨粒受力時發(fā)生位置遷移,磨粒上所受到的力和其位移之間的關(guān)系可以由納米壓痕儀測出。 (3)運用SEM等手段觀測發(fā)現(xiàn),半固著磨粒磨具的表面形貌是很不平整的,存在著很多突出的高峰。半固著磨粒磨具與工件接觸試驗表明,當(dāng)載荷變大時,高峰會產(chǎn)生流動,磨具與工件之間的接觸面積會隨著載荷的增大而增大。 (4)通過試驗得出了載荷、轉(zhuǎn)速、流量對材料去除率和表面粗糙度的影響結(jié)果:載荷越大,材料去除率越高,隨著加工載荷的增加,表面
6、粗糙度逐漸增加;磨具轉(zhuǎn)速從20rpm提高到60rpm時,材料去除率呈直線上升,表面粗糙度則略有上升;當(dāng)研磨液流量低于50ml/min時,隨著研磨液流量的增加,去除率逐漸增大,表面粗糙度則逐漸降低。 (5)進行了半固著磨粒磨具加工實驗,并與同工藝條件下游離磨粒加工進行了對比,綜合SEM、AFM等試驗手段,對研磨加工的表面損傷進行了分析,得到了半固著磨具加工時材料去除的主要方式二體磨損形式去除,SSB-2半固著磨具對工件進行了延性切
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